煤礦瓦斯爆炸防治與減災(zāi)技術(shù)

目錄
前言
第1章 煤礦瓦斯爆炸災(zāi)害研究現(xiàn)狀 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3
1.2.1 瓦斯爆炸反應(yīng)機(jī)理研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ匦詫?shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀 4
1.2.3 瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ匦詳?shù)值模擬研究現(xiàn)狀 6
1.2.4 瓦斯爆炸高效抑爆減災(zāi)技術(shù)及材料研究現(xiàn)狀 7
1.2.5 高效抑爆減災(zāi)裝備及工藝研究現(xiàn)狀 9
1.2.6 目前研究存在的不足之處 9
1.3 煤礦瓦斯爆炸抑爆減災(zāi)技術(shù)的關(guān)鍵問題 11
1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線 12
1.4.1 研究內(nèi)容 12
1.4.2 研究技術(shù)路線 14
第2章 多尺度強(qiáng)湍流瓦斯爆炸動態(tài)傳播理論 16
2.1 瓦斯爆炸的多尺度強(qiáng)湍流特征 16
2.1.1 多尺度特征 16
2.1.2 強(qiáng)湍流特征 17
2.2 多尺度強(qiáng)湍流瓦斯爆炸數(shù)學(xué)模型 18
2.2.1 基本思想及要點(diǎn) 18
2.2.2 基本控制方程 19
2.2.3 大渦和亞網(wǎng)格尺度及過濾方法 20
2.2.4 亞網(wǎng)格尺度模型 22
2.2.5 湍流與火焰耦合模型 23
2.3 多尺度強(qiáng)湍流瓦斯爆炸數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證 25
2.3.1 實(shí)驗(yàn)尺度驗(yàn)證 25
2.3.2 中試尺度驗(yàn)證 30
2.3.3 大尺度預(yù)測 31
2.4 湍流與火焰的耦合作用 33
2.4.1 湍流對火焰的影響 33
2.4.2 火焰對湍流的反饋?zhàn)饔?35
2.4.3 火焰模態(tài)的演變 37
2.5 火焰與超壓的內(nèi)在對應(yīng)關(guān)系 38
2.5.1 火焰結(jié)構(gòu)演變與超壓的相關(guān)性 39
2.5.2 火焰面積變化與超壓的內(nèi)在對應(yīng)關(guān)系 40
2.6 小結(jié) 43
第3章 基于超細(xì)復(fù)合干粉的瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)與機(jī)理研究 45
3.1 基于超細(xì)復(fù)合干粉的瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)平臺 45
3.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺的組成及功能 46
3.1.2 實(shí)驗(yàn)工況的選取依據(jù)與確定 47
3.2 超細(xì)復(fù)合干粉制備及表征 47
3.2.1 超細(xì)復(fù)合干粉制備 48
3.2.2 超細(xì)復(fù)合干粉表征 49
3.3 基于超細(xì)復(fù)合干粉的瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)研究 56
3.3.1 實(shí)驗(yàn)方案 56
3.3.2 超細(xì)復(fù)合干粉對爆炸火焰的影響 57
3.3.3 超細(xì)復(fù)合干粉對爆炸超壓的影響 65
3.4 基于超細(xì)復(fù)合干粉的瓦斯抑爆機(jī)理分析 70
3.5 小結(jié) 73
第4章 基于含添加劑細(xì)水霧的瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)與機(jī)理研究 75
4.1 細(xì)水霧噴嘴設(shè)計、霧場參數(shù)優(yōu)化與添加劑優(yōu)選 75
4.1.1 細(xì)水霧噴嘴設(shè)計 75
4.1.2 細(xì)水霧霧場表征參數(shù) 84
4.1.3 細(xì)水霧霧場參數(shù)優(yōu)化 86
4.1.4 添加劑對細(xì)水霧霧場參數(shù)影響 91
4.2 細(xì)水霧瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn) 96
4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及功能 96
4.2.2 細(xì)水霧對管道瓦斯爆炸超壓的影響 97
4.2.3 細(xì)水霧對管道瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ挠绊?99
4.3 基于含添加劑細(xì)水霧的瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)平臺 100
4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及功能 100
4.3.2 含添加劑細(xì)水霧瓦斯抑爆實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析 104
4.3.3 含添加劑細(xì)水霧瓦斯抑爆有效性分析 108
4.4 基于含添加劑細(xì)水霧的瓦斯抑爆機(jī)理分析 109
4.4.1 含添加劑細(xì)水霧滅火的物理作用 109
4.4.2 含添加劑細(xì)水霧抑爆的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 110
4.5 小結(jié) 111
第5章 超細(xì)復(fù)合干粉瓦斯抽放管網(wǎng)抑爆減災(zāi)技術(shù)及裝備 113
5.1 超細(xì)復(fù)合干粉瓦斯抽放管網(wǎng)抑爆減災(zāi)技術(shù)原理及組成 114
5.1.1 超細(xì)復(fù)合干粉瓦斯抽放管網(wǎng)抑爆減災(zāi)技術(shù)原理 114
5.1.2 超細(xì)復(fù)合干粉瓦斯抽放管網(wǎng)抑爆減災(zāi)裝備組成 114
5.2 瓦斯抽采管網(wǎng)爆炸快速探測技術(shù) 116
5.2.1 瓦斯抽采管網(wǎng)爆炸快速探測技術(shù)指標(biāo) 116
5.2.2 雙紫外高速火焰探測技術(shù)研究 117
5.2.3 雙紫外高速火焰?zhèn)鞲衅餮兄?123
5.2.4 雙紫外高速火焰?zhèn)鞲衅骺煽啃栽囼?yàn) 125
5.3 瓦斯抽放管網(wǎng)抑爆器和控制器 126
5.3.1 抑爆器和控制器研制依據(jù) 126
5.3.2 控制器過程控制電路板原理圖 126
5.3.3 抑爆反應(yīng)時間理論分析 127
5.3.4 技術(shù)參數(shù) 127
5.4 管道瓦斯抑爆系統(tǒng)性能檢驗(yàn) 129
5.5 管道瓦斯抑爆系統(tǒng)抑爆實(shí)驗(yàn) 132
5.6 管道瓦斯抑爆系統(tǒng)防爆性能及安標(biāo)取證 133
5.7 現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn) 134
5.8 小結(jié) 135
第6章 細(xì)水霧瓦斯輸送管道抑爆減災(zāi)技術(shù)及裝備 137
6.1 細(xì)水霧在全尺度輸送管道中的霧場特征參數(shù) 137
6.1.1 管道中的霧場特征參數(shù) 137
6.1.2 瓦斯-細(xì)水霧流場的數(shù)學(xué)模型 139
6.2 管道水-氣兩相流下細(xì)水霧凝結(jié)沉降特性 141
6.2.1 細(xì)水霧顆粒沉降分析 141
6.2.2 細(xì)水霧顆粒沉降試驗(yàn) 144
6.3 低濃度瓦斯安全輸送管道抑爆裝備研制 147
6.4 瓦斯-細(xì)水霧混合物分離技術(shù)與裝置 149
6.4.1 旋風(fēng)分離器設(shè)計思路與原理 149
6.4.2 旋風(fēng)分離器的參數(shù)設(shè)計 150
6.4.3 瓦斯-細(xì)水霧分離效果實(shí)驗(yàn)測試 157
6.5 低濃度瓦斯安全輸送管道抑爆裝備系統(tǒng)集成 161
6.5.1 水霧發(fā)生子系統(tǒng)設(shè)計 161
6.5.2 除細(xì)水霧子系統(tǒng)設(shè)計 163
6.5.3 瓦斯?jié)舛葯z測與噴霧控制子系統(tǒng) 163
6.6 工業(yè)性試驗(yàn)與效果分析 164
6.7 小結(jié) 166
第7章 細(xì)水霧的工作面上隅角瓦斯抑爆技術(shù)及裝備 167
7.1 上隅角流場特性及瓦斯燃爆危險區(qū)域辨識 167
7.2 上隅角瓦斯燃爆中尺度實(shí)驗(yàn) 170
7.3 上隅角瓦斯抑爆系統(tǒng)研制 174
7.4 工業(yè)性試驗(yàn)效果與分析 175
7.5 小結(jié) 177
第8章 煤礦井下瓦斯爆炸防爆門泄壓減災(zāi)系統(tǒng)及裝備 179
8.1 防爆門整體功能研制 180
8.1.1 整體要求 180
8.1.2 系統(tǒng)方案選擇 180
8.1.3 防爆門整體設(shè)計方案分析 181
8.2 防爆門快速復(fù)位結(jié)構(gòu)研究 183
8.2.1 快速復(fù)位系統(tǒng)設(shè)計方案 183
8.2.2 快速復(fù)位系統(tǒng)構(gòu)成 184
8.2.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析 185
8.3 防爆門快速開啟結(jié)構(gòu)研究 187
8.3.1 整體結(jié)構(gòu) 187
8.3.2 工作原理 188
8.3.3 加強(qiáng)筋設(shè)計 192
8.4 防爆門集成系統(tǒng)可靠性模擬分析 196
8.4.1 防爆門系統(tǒng)可靠性要求 196
8.4.2 可靠性分析方法 196
8.4.3 可靠性分析過程 197
8.4.4 模擬分析結(jié)果 201
8.5 防爆門整體系統(tǒng)中試試驗(yàn) 202
8.5.1 中試任務(wù) 202
8.5.2 中試系統(tǒng)研制、施工及安裝 202
8.5.3 安全防護(hù)中試試驗(yàn) 205
8.5.4 中試試驗(yàn)結(jié)論 210
8.6 現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn) 211
8.6.1 備用防爆門現(xiàn)場基座設(shè)計 211
8.6.3 調(diào)試與操作 211
8.6.4 備用防爆門現(xiàn)場試驗(yàn)總結(jié) 213
8.7 小結(jié) 213
參考文獻(xiàn) 215